¿Cuándo se debe lanzar un cohete para alcanzar un asteroide cercano a la Tierra como 2001 US16?

Para saber cuándo lanzar a otro cuerpo de nuestro sistema solar, lo primero es calcular en base a las órbitas de ambos cuerpos cuándo estarán más próximos entre sí. Los cohetes se lanzan lo suficientemente lejos antes de un acercamiento cercano que ocurrirá pronto para estar en el punto del acercamiento cercano cuando llegue el cuerpo de destino. Eso es cierto tanto para las visitas a otros planetas como a los asteroides.

Si hace clic en la pestaña Acercamiento cercano en la página JPL a la que se vinculó, hay uno en 2034 cuando se trata de 0.03 AU de la Tierra. O bien, hay uno en abril de 2023 que llega a 0,33 AU, que es mucho más, pero por otro lado, hay un segundo acercamiento cercano en septiembre de 2023. Entonces, si está enviando personas o haciendo una misión de retorno de muestra, 2023 sería el indicado (aunque es terriblemente pronto).

Puede tomar esos datos e ir al Navegador de trayectoria de Ames . Al conectar ese NEO y un rango de fechas que incluye ese enfoque cercano, se obtiene el siguiente resultado:

Aquí vemos que si se lanza un cohete el 22 de mayo de 2034, podría llegar a 2001 US16 en poco menos de 2 años, gastando unos 4,6 km/s de delta V una vez que abandona la órbita terrestre baja.

La etapa superior del cohete y/o los motores de la sonda espacial dispararían al menos dos veces mientras realizaban ese delta V (lo que significa un cambio de velocidad, tanto acelerando como desacelerando). Los motores dispararían para romper la órbita con la Tierra y dirigirse en la dirección correcta (que será una curva, no una línea), y dispararían al llegar para frenar y entrar en la órbita del asteroide. Pero tal precisión es prácticamente imposible, por lo que se realizan correcciones a mitad del viaje una vez que se han realizado más mediciones y cálculos. Es posible que sea necesario hacerlo varias veces. Además, aterrizar en la superficie requeriría otro encendido, después de que la nave haya entrado en órbita a su alrededor.

Ahora, por supuesto, hay una gran cantidad de cálculos y conocimientos complejos detrás de este servicio que ofrece Ames. A saber :

El navegador de trayectoria utiliza un solucionador de Lambert para calcular las órbitas de transferencia. Este solucionador es un método estándar en mecánica celeste para encontrar órbitas keplerianas que conectan dos vectores de posición con un tiempo de vuelo determinado. Esta solución asume que la única fuerza gravitatoria aplicada al problema es la del Sol. Para obtener resultados más precisos, se deben tener en cuenta los campos de gravedad de los cuerpos conectados más otras perturbaciones, como la presión de la radiación solar y los efectos de la gravedad del tercer cuerpo.

Es necesario conocer las órbitas de ambos cuerpos con mucha, mucha precisión para llegar a un resultado que realmente acerque una nave espacial lo suficientemente cerca de un objetivo tan pequeño, con tan poca gravedad, para que entre en órbita con éxito a su alrededor o aterrizar en él. Si realmente se va a lanzar una misión, usaría algo más como el sistema Horizons alojado por JPL . Introduciendo las fechas de llegada a 2001 US16 ahí se genera una efeméride como esta:

(Entre otras cosas). Pero aún se necesitaría más, por lo que el aviso en su página de Efemérides entraría en juego:

Las efemérides planetarias están disponibles mediante el sistema HORIZONTES de JPL. Aunque el sistema HORIZONS será suficiente para la gran mayoría de las solicitudes de efemérides, los archivos de efemérides planetarias y lunares del JPL (p. ej., DE406) también están disponibles. El uso de estos archivos de efemérides se recomienda únicamente para profesionales cuyas necesidades no son cubiertas fácilmente por el sistema HORIZONTES. Alternativamente, puede usar el kit de herramientas NAIF SPICE y las efemérides planetarias en formato SPK del sitio web NAIF de JPL.